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1. (WO2017129990) ESTIMATING ANIMAL LOCATIONS FROM CALL INTERFEROMETRY
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Pub. No.: WO/2017/129990 International Application No.: PCT/GB2017/050212
Publication Date: 03.08.2017 International Filing Date: 27.01.2017
IPC:
G01S 5/22 (2006.01)
G PHYSICS
01
MEASURING; TESTING
S
RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
5
Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position-line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations
18
using ultrasonic, sonic, or infrasonic waves
22
Position of source determined by co-ordinating a plurality of position lines defined by path-difference measurements
Applicants:
UNIVERSITY OF EXETER [GB/GB]; Northcote House The Queen's Drive Exeter Devon EX4 4QJ, GB
Inventors:
WALLIS, David; GB
Agent:
SOMERVELL, Thomas; GB
Priority Data:
1601665.129.01.2016GB
Title (EN) ESTIMATING ANIMAL LOCATIONS FROM CALL INTERFEROMETRY
(FR) ESTIMATION DE POSITIONS D'ANIMAUX PAR INTERFÉROMÉTRIE D'APPELS
Abstract:
(EN) Estimating Animal Locations from Call Interferometry Bat detectors and recorders are an invaluable tool for monitoring the behaviour of bats at local scales. Fine scale monitoring of the movements of bats is possible with other techniques but these are expensive (radar) or time consuming (visual observations, IR video). Bats emit social and echo-location calls. Off-the-shelf wildlife sound recorders have been used previously to triangulate the position of animal species from their calls, using GPS to synchronise timing. Tracking the movements of flying species by triangulation would need microphones to be mounted above-ground. A more intuitive measure of behaviour around objects and landscape features is the angle from a fixed origin to the source of the call. This can be measured in one or more dimensions by interferometry. We have validated two methods of estimating the angle to a call. Simple sinusoidal signals can be interpreted to deduce the angle to the call by comparing the difference in phase recorded at each microphone calculated from the Discrete Fourier Transforms of the signals. Animal calls are usually modulated in their amplitude and frequency, precluding phase estimation from Fourier analysis. The angle to the source of the call can, however, can be estimated from the instantaneous phase and instantaneous frequency, derived from the analytic form of the signal, which we calculated with a Hilbert transform. Sinusoidal signals were validated in a laboratory test using an ultrasonic emitter to generate simulated calls. Frequency and amplitude modulated signals were validated by recordings of soprano pipistrelles (Pipistrellus pigmaeus) exiting a roost and flying over the interferometer. The calls were distorted by interference from reflections from the wall of the roost, but the angle could be measured to an accuracy of 2º, and a positional accuracy of 260 mm (at a height of 7 m). Calls without the echo showed a much better accuracy. A one-dimensional form requires two microphones. Two and three dimensional forms can be created by adding additional microphones mounted orthogonally to a reference microphone that is common to each sound recorder. Height estimation is possible by triangulating the angles produced by two or more interferometers.
(FR) L'invention concerne l'estimation de positions d'animaux par interférométrie d'appels. Des détecteurs et des enregistreurs de chauves-souris sont un outil précieux pour surveiller le comportement de chauves-souris à des échelles locales. D'autres techniques permettent une surveillance à petite échelle des déplacements de chauves-souris, mais ces dernières sont coûteuses (radar) ou prennent du temps (observations visuelles, vidéo infrarouge). Les chauves-souris émettent des appels sociaux et d'écholocalisation. Des enregistreurs sonores d'animaux sauvages standard ont été utilisés préalablement pour trianguler la position d'espèces animales à partir de leurs appels, au moyen d'un GPS pour synchroniser la temporisation. Le suivi des déplacements d'espèces volantes par triangulation nécessiterait des microphones à monter au-dessus du sol. Une mesure de comportement plus intuitive autour d'objets et de caractéristiques de paysage est l'angle d'une origine fixe à la source de l'appel. Ce dernier peut être mesuré en une ou plusieurs dimensions par interférométrie. Deux procédés d'estimation de l'angle d'un appel ont été validés. Des signaux sinusoïdaux simples peuvent être interprétés pour déduire l'angle de l'appel par comparaison de la différence de phase enregistrée au niveau de chaque microphone calculée à partir des transformées de Fourier discrètes des signaux. Les appels d'animaux sont habituellement modulés en amplitude et en fréquence, empêchant une estimation de phase par analyse de Fourier. L'angle de la source de l'appel peut, cependant, être estimé à partir de la phase instantanée et de la fréquence instantanée, dérivées de la forme analytique du signal, calculé à l'aide d'une transformée de Hilbert. Des signaux sinusoïdaux ont été validés par essai en laboratoire au moyen d'un émetteur ultrasonique permettant de générer des appels simulés. Des signaux modulés en fréquence et en amplitude ont été validés par enregistrements de pipistrelles sopranes (Pipistrellus pigmaeus) quittant un dortoir et volant au-dessus de l'interféromètre. Les appels ont été déformés par l'interférence de réflexions à partir de la paroi du dortoir, mais l'angle pourrait être mesuré avec une précision de 2°, et à une précision de positionnement de 260 mm (à une hauteur de 7 m). Des appels sans l'écho ont présenté une bien meilleure précision. Une forme unidimensionnelle nécessite deux microphones. Des formes bi- et tridimensionnelles peuvent être créées par addition de microphones supplémentaires montés orthogonalement à un microphone de référence commun à chaque enregistreur sonore. Une estimation de hauteur est possible par triangulation des angles produits par deux interféromètres ou plus.
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Publication Language: English (EN)
Filing Language: English (EN)